冰浆蓄冷于20世纪90年代开始发展起来,在节能意识极强的日本首先实现产业化应用。目前,纯水冰浆蓄冷已成为日本市场的技术主流,动态冰蓄冷技术又分为两个分支:一是纯水冰浆技术;一是盐水冰浆技术。纯水冰浆技术采用普通水(无任何添加成分)作为蓄冷介质,通过过冷却换热原理动态制取纯水冰浆。盐水冰浆的制取技术与其相同,但采用的是10%以下的稀盐水溶液(乙二醇、乙醇等)作为蓄冷介质,相应地生成的冰浆的温度低于纯水冰浆。从日本的使用情况来看,纯水式动态冰蓄冷技术是目前动态冰蓄冷技术的主流表示,盐水式动态冰蓄冷的实用案例相对较少。某食品加工厂利用冰浆蓄冷系统,优化生产流程,提高生产效率。珠海动态冰浆蓄冷
冰浆的压力降随速度和冰晶浓度的变化。冰浆的压力降与其擦系数冰晶流动速度和冰晶浓度有关。在低速流动时,冰浆溶液出现了相分离,冰晶漂浮在通道的上部,这将增加不同浓度冰浆溶液间的压力降变化。从图8中可以看出,在低速流动时不同浓度的冰浆溶液间的压力降差别变化较大这是由于低速流动时冰晶漂浮在通道上部引起冰浆有效流通截面积减小,从而使其流速增加,阻力变化较大;同时通道上部聚集的冰晶也使其摩擦阻力增大。在高速流动时,不同冰浆浓度溶液与冷水之间压力降差值变化较小,这是由于高速流动使得冰浆溶液成为均匀流动。珠海动态冰浆蓄冷某数据中心采用冰浆蓄冷制冷,实现节能降耗,提高设备稳定性。
单独分开的储冰罐,冰浆系统与常规冰蓄冷相比,特点是将制冰和蓄冰分离。制得的冰单独储存在蓄冷罐中。冰浆系统的蓄冰罐通常可以根据场地灵活设计,可以采用水泥、钢、玻璃钢等材料建筑,形状、高度没有要求,只要做好保温,考虑美观度即可。蓄冰罐的体积取决于蓄冷量的多少,计算蓄冰罐容量时,建议取12.5RTh/m³。为了节能和保证过冷水的稳定产生,通常会将蓄冰罐设计成两个,两个罐子的体积比约20:1,制冷时,先将大罐中的水降到0℃,开始出冰时,将小罐中的高温水与大罐中的0℃水混合,以确保进入制冰板换中的水温不低于0.3℃,防止细小的冰晶进入板换造成冰堵。制冰时,大罐中蓄满冰浆后,再蓄在小罐中,融冰时,蓄冰罐内顶部置有洒水器,使得融冰高温回水均匀撒播在冰雪上,确保融冰供冷的温度恒定在0~1℃。优先融化小罐中的冰,再融大罐中的冰雪。
蓄冷储能的优势,从电池储能的角度来说,电力使用方便,储电调峰的好处显而易见。但从效率角度来看,对于空调机组来说,蓄冷储能的优势更加明显,因为蓄冷的热效率高于储电,而热效率决定了中央空调的运行成本。因此,蓄冷是较高效的中央空调储能调峰技术。从成本来看,按目前储电综合成本约3000元/kWh,移峰1kWh的电力负荷,蓄冷的成本只为350-500元/kWh(LiB储能技术的10~20%)。此外,蓄冷的上下游产业配套比较成熟,规模化应用后的成本下降空间大。冰浆的储存过程实际上是冷量的储存,通过降低水温实现。
如图 6所示为热回收式冰浆蓄冷空调系统。在冷运行式时,制冷循环中的风冷冷凝器工作,二元溶液从蓄冷罐被泵送到冰晶发生器,产生的冰晶再输送到蓄冷罐的底部在蓄冷罐内冰晶聚集在其上部。供冷运行时,二元的冰浆溶液被送到中间换热器,将冷量传递给来自末端机组的冷媒水;从中间换热器返回的温度较高的溶液被喷洒在罐内上部的冰晶上,冰晶溶化后,溶液温度再下降。在热回收运行模式时,风冷冷凝器不工作、水冷冷凝器开始工作,水冷冷凝器释放的热量传递给末端机组,适用于既需要制冷、又需要制热的多功能建筑。冰浆蓄冷技术在未来城市制冷中,将发挥重要作用。珠海动态冰浆蓄冷
冰浆蓄冷技术的推广,将推动制冷行业的绿色发展。珠海动态冰浆蓄冷
冰浆的其他潜在应用,冰浆溶液除了用于舒适性空调、工业生产过程、食品处理与保存外,还可用于以下方面:1用于管道和换热器清洗,传统的清理管道和换热器污垢脏物的方法常采用机械方法,但对于形状复杂的换热器,该方法很难完成去污。采用10%的冰浆溶液能够完成复杂几何形状管道和换热器的清污工作。2用作冷藏汽车的蓄冷剂,在冷藏汽车的四周保温夹层空间内充入冰浆溶液,使车厢内保持所求的温度,它与普通运输车辆相比,能保证冷藏食品的新鲜。冰浆的充入和更换可在专门的充冷站进行。3 用作灭火剂,现有的灭火装置和喷嘴仍然可以输送浓度为30%的冰浆溶液,采用冰浆溶液灭火可以使灭火时间减少一半,同时使室内温度急剧降低。与水相比,采用冰浆灭火所需的量较少。珠海动态冰浆蓄冷